基于廣義預(yù)測控制的數(shù)字功放模塊設(shè)計(jì).pdf

1、隨著微電子技術(shù)及半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品小型化、模塊化及集成化已成為主流發(fā)展趨勢，功率放大器也在這種趨勢中不斷地更新?lián)Q代。音頻調(diào)制技術(shù)和數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展和完善使D類功放的音質(zhì)得到了明顯的改善和提高，借助于低功耗及體積小的優(yōu)勢，數(shù)字功放逐漸地取代模擬功放而成為功放市場的主導(dǎo)。然而相對(duì)于高端專業(yè)的功放領(lǐng)域應(yīng)用而言，數(shù)字功放的音質(zhì)表現(xiàn)出了不足之處。因此，追求低功耗、大功率及小型化的同時(shí)，設(shè)計(jì)一種高保真度的數(shù)字功放成為主要研究內(nèi)容。本課

2、題的研究是設(shè)計(jì)一種新型的D類放大器，既能實(shí)現(xiàn)低功耗和大功率又能保持高質(zhì)量音頻信號(hào)輸出。
　　 本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了目前的模擬類線性功放及非線性數(shù)字功放，分析并比較了其優(yōu)缺點(diǎn)，突出了D類功放的優(yōu)勢。同時(shí)闡述了傳統(tǒng)數(shù)字功放的工作原理，進(jìn)而引出新型數(shù)字功放的設(shè)計(jì)研究。鑒于國內(nèi)外汽車行業(yè)迅猛發(fā)展及人們對(duì)娛樂駕駛的要求，著重講述了數(shù)字功放在汽車音響領(lǐng)域的應(yīng)用?；谛滦蛿?shù)字功放原理，提出利用廣義預(yù)測控制算法來改善數(shù)字功放系統(tǒng)性

3、能的方案，并建立了數(shù)字功放系統(tǒng)的廣義預(yù)測控制狀態(tài)方程模型。整個(gè)系統(tǒng)包括信號(hào)處理模塊、驅(qū)動(dòng)電路、功率開關(guān)級(jí)放大電路、輸出濾波器及反饋信號(hào)檢測電路。DSP利用檢測到的反饋電壓和電流信號(hào)以及輸入的音頻信號(hào)，采用廣義預(yù)測控制算法計(jì)算出需要輸出的PWM的占空比，從而輸出該占空比的PWM信號(hào)。由驅(qū)動(dòng)模塊和開關(guān)級(jí)將PWM信號(hào)進(jìn)行放大，然后經(jīng)過L、C組成的低通濾波電路后輸出，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)大功率的負(fù)載。從低通濾波器反饋的電壓和電流信號(hào)又經(jīng)過ADC采樣轉(zhuǎn)換

4、后輸入到DSP。通過配置和調(diào)試DSP的多通道緩沖型串行接口(MCBSP)及PWM模塊，保證DSP能夠正確接收數(shù)據(jù)和輸出PWM信號(hào)。利用Cadence軟件的Pspice工具對(duì)前級(jí)模擬信號(hào)放大電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，仿真結(jié)果表明模擬放大電路能夠保持很好的頻率響應(yīng)特性，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。同時(shí)通過Matlab軟件對(duì)模型進(jìn)行仿真，驗(yàn)證采用廣義預(yù)測控制算法能夠抑制電源噪聲并降低開關(guān)管切換時(shí)間、電壓和電流檢測誤差及元件參數(shù)漂移對(duì)輸出的影響，減小系統(tǒng)的失真